專利名稱：一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠及其制造方法，屬于新型高分子材料領域。
背景技術：
聚氨酯由于具有優異的彈性、耐磨性、抗沖擊性、拉伸等性能被廣泛應用于涂料、 膠黏劑以及塑料行業中。作為膠黏劑，聚氨酯應用在薄膜涂布領域時也起到了很重要的作用。在涂功能性涂料之前，需要涂布一層具有黏合性的底膠，以增強功能性涂料(如改性聚乙烯醇，聚偏二氯乙烯及丙烯酸涂料)在基材上的附著力。而市場上現用的涂布用底膠主要是溶劑型聚氨酯，該種底膠必須使用大量的乙酸乙酯等有機溶劑進行稀釋，這就導致涂布車間充滿了有機揮發物，對操作工身體及環境都會造成危害，同時涂布膜的溶劑殘留也成為客戶主要關注的指標之一，在一定程度上限制了涂布膜的發展。
隨著當今社會對人類健康和綠色環境的重視程度逐漸增加，水性聚氨酯底膠應該會替換溶劑型聚氨酯一躍成為市場的主流，但相反的是，現有的水性聚氨酯，其使用情況并不理想。這是因為當用于薄膜涂布時，水性聚氨酯的粘結力比溶劑型聚氨酯要小很多。如果可以開發出一種涂布用水性聚氨酯，具有優秀的粘結力，經過跟PE或CPP復合后的剝離強度能夠達到2N/15mm，就可以解決水性聚氨酯用作涂布底膠時存在的問題，迅速替換溶劑型聚氨酯，作為環保型底膠占領市場。相應地，涂布膜也可進一步的擴大應用市場，得到更好的發展。發明內容
本發明的目的就是針對目前用于塑料薄膜涂布的溶劑型聚氨酯底膠存在上述缺點而提供了一種新型水性聚氨酯底膠，涂布這種底膠再涂布功能性涂料，比現有的常規水性聚氨酯底膠的粘結力(可達2N/15mm)更強，且外觀更好，不含溶劑殘留，環保安全，涂料附著力強，非常適合用于涂布薄膜領域。
本發明提供一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，所述水性聚氨酯底膠的固含量為39. 2-43.5%,由含有下述重量含量的原料配比制成二異氰酸酯8-10%，聚酯多元醇 12-16%，羥基羧酸化合物1-2. 7%,N-甲基吡咯烷酮2. 3-4. 2%，防腐劑O. 05-0. 19%，擴鏈劑 O. 1-1. 25%，中和劑 1-3. 13%，去離子水 73. 9-80. 7%0
所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯的一種或任意組合；
所述的聚酯多元醇為聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二醇的一種或任意組合；
所述的羥基羧酸化合物為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、1，4_ 丁二醇-2-磺酸鈉的一種或任意組合；
所述的防腐劑為1，2-苯異噻唑-3-酮；
所述的擴鏈劑為肼、乙二胺、二乙烯三胺的一種或任意組合；
所述的中和劑為氨水或三乙胺。
本發明還提供一種上述塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠的制造方法，其方法包括以下步驟
I、向反應容器中加入12-16%聚酯多元醇以及1-2. 7%羥基羧酸化合物，通入N2 保護，攪拌升溫至70-80°C，加入8-10%二異氰酸酯反應1-3小時，制得預聚體A。
2、將O. 1-1. 25%擴鏈劑及1-3. 13%中和劑溶于73. 9-80. 7%水中，形成混合溶液 B0
3、將混合溶液B緩緩加入預聚體A中，并添加2. 3-4. 2%的N-甲基吡咯烷酮，用來調整乳液粘度，使其達到12-20S。其中，N-甲基吡咯烷酮的加入量必須小于預聚體A及混合溶液B總質量的5 %。常溫下調高轉速為2000-3000轉/分鐘，升溫至40_60°C，保持1-5小時。
4、降至常溫，抽真空(-0. 08MPa)減壓蒸餾去除有機溶劑，最后添加O. 05-0. 19% 的防腐劑，攪拌均勻，制得固含量為39. 2-43. 5%的水性聚氨酯分散液，即本發明的適用于塑料薄膜涂布的水性聚氨酯底膠。
5、選用19微米的BOPP基材，使用涂布設備涂布該種底膠，涂布量為O. 3-0. 4g/m2， 涂布速度為150-220米/分鐘，烘干后在此面上涂PVDC，PVOH或丙烯酸三種中的任意一種涂料，再次烘干并固化，進行如表I所示的涂層脫落實驗，結果未出現脫涂層情況。制得的涂布膜與CPP或PE復合后，對其進行復合強度的檢測實驗，得出數據表明使用本發明的水性聚氨酯底膠粘結力很好。
結合表I和表2可知，該種底膠不僅環保，適用于PVDC，PVOH和丙烯酸這三種涂料，同時粘結力為I. 5-2. ON/15mm,改善了常規的水性聚氨酯底膠存在粘結力很弱的問題， 非常適合塑料薄膜的涂布工藝中。
表I.常規型與本發明提供的底膠涂布三種涂料并固化后的涂層脫落現象①對比如下
權利要求
1.一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述的塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠由含有下述重量含量的原料配制成二異氰酸酯8-10%，聚酯多元醇12-16%，羥基羧酸化合物1-2. 7 %，N-甲基吡咯烷酮2. 3-4. 2 %,防腐劑O. 05-0. 19%，擴鏈劑O.1-1. 25%， 中和劑 1-3. 13%，去離子水 73. 9-80. 7%0
2.如權利要求I所述的塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯的一種或任意組合。
3.如權利要求I或2所述的塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述聚酯多元醇為聚己內酯二元醇、聚碳酸酯二醇的一種或任意組合。
4.如權利要求1-3所述的任意一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述羥基羧酸化合物為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、I，4- 丁二醇-2-磺酸鈉的一種或任意組合。
5.如權利要求1-4所述的任意一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述防腐劑為I，2-苯異噻唑-3-酮。
6.如權利要求1-5所述的任意一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述擴鏈劑為肼、乙二胺、二乙烯三胺的一種或任意組合。
7.如權利要求1-6所述的任意一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，其特征在于所述中和劑為氨水或三乙胺。
8.如權利要求I所述的塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(I)向反應容器中加入12-16%聚酯多元醇以及1-2. 7%羥基羧酸化合物，通入N2,攪拌升溫至70-80°C，加入8-10%二異氰酸酯反應1-3小時，制得預聚體A ； (2)將O. 1-1. 25%擴鏈劑及1-3. 13%中和劑溶于73. 9-80. 7%水中，形成混合溶液B ; (3)將混合溶液B緩緩加入預聚體A中，并添加2. 3-4. 2%的N-甲基吡咯烷酮，用來調整乳液粘度，使其達到12-20S，其中，N-甲基吡咯烷酮的加入量必須小于預聚體A及混合溶液B總質量的5%，常溫下調高轉速為2000-3000轉/分鐘，升溫至40-60°C，保持1_5小時；(4)降至常溫，抽真空(-0. 08MPa)減壓蒸餾去除有機溶劑，最后添加O. 05-0. 19%的防腐劑，攪拌均勻，即制得本發明的塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠。
全文摘要
本發明涉及一種塑料薄膜涂布用水性聚氨酯底膠，該底膠由含有下述重量含量的原料制成二異氰酸酯8-10％，聚酯多元醇12-16％，羥基羧酸化合物1-2.7％，N-甲基吡咯烷酮2.3-4.2％，防腐劑0.05-0.19％，擴鏈劑0.1-1.25％，中和劑1-3.13％，去離子水73.9-80.7％。涂布這種底膠再涂布功能性涂料，比現有的常規水性聚氨酯底膠的粘結力(可達2N/15mm)更強，且外觀更好，不含溶劑殘留，環保安全，涂料附著力強，非常適合用于涂布薄膜領域。
文檔編號C08G18/42GK102925097SQ201210361249
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者朱清梅, 胡連芹 申請人:海南賽諾實業有限公司